本發(fā)明涉及信息工程，具體為一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、在射頻功放設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)高效率的功率輸出和性能，需要進(jìn)行阻抗匹配。傳統(tǒng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)通常是固定的，無(wú)法適應(yīng)不同頻帶和工作模式的要求。因此，可重構(gòu)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)在不同頻帶和工作模式下無(wú)法靈活地實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和性能指標(biāo)的補(bǔ)償。這導(dǎo)致在脈沖工作模式下，輸出功率要求較高，但最優(yōu)輸出阻抗較?。欢谶B續(xù)波工作模式下，輸出功率較低，但最優(yōu)輸出阻抗較大。傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法同時(shí)滿足這兩種工作模式的要求。

3、為了解決上述問(wèn)題，我們提出了一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

3、s1、構(gòu)建可重構(gòu)的寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)；

4、分別設(shè)計(jì)1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)和60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)的切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

5、s2、進(jìn)行可重構(gòu)的寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的性能分析；

6、s3、進(jìn)行高效阻抗匹配的電路設(shè)計(jì)；

7、分別設(shè)計(jì)低功率的連續(xù)波工作模式下的1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)線性功放鏈路和高功率的脈沖工作模式下的60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)功放鏈路；

8、s4、進(jìn)行兩種工作模式的性能分析；

9、s5、基于開(kāi)關(guān)切換兩種工作模式。

10、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s1中，設(shè)計(jì)1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)和60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)的切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選用6階切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)相對(duì)帶寬和阻抗變換比來(lái)確定所設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)損耗。

11、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s1中，設(shè)計(jì)1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)和60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)的切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，包括以下具體流程：

12、選擇阻抗變換比r為4，6ghz-18ghz相對(duì)帶寬為100％的應(yīng)用場(chǎng)合，得到前三個(gè)歸一化元件值為：

13、g1＝1.064040

14、g2＝0.727560

15、g3＝2.22007?(1)

16、由于切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的非對(duì)稱性，另一半元件的值根據(jù)下式即可得到：

17、g4＝g3/r

18、g5＝g5·r

19、g6＝g1/r

20、g7＝r?(2)

21、根據(jù)原型值去歸一化，即可得到1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)和60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)兩個(gè)頻段的切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。

22、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s2中，性能分析包括以下內(nèi)容：

23、優(yōu)先保證1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)寬帶性能，保持串聯(lián)電感不變，并將其轉(zhuǎn)換為微帶線；

24、將60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)頻段網(wǎng)絡(luò)中的并聯(lián)電容用并聯(lián)電容加開(kāi)關(guān)電容的形式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，用于實(shí)現(xiàn)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)性；

25、同時(shí)，可重構(gòu)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)頻帶內(nèi)擁有良好的射頻性能，而在60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)頻帶內(nèi)，由于電感值失配的原因，帶內(nèi)文波性能變差，但仍在接受范圍內(nèi)，通過(guò)高效率阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償。

26、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s3中，兩種工作模式下的共用鏈路為線性模式功放以及可重構(gòu)的寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，兩種工作模式功放共用可重構(gòu)阻抗變換網(wǎng)絡(luò)；

27、r1、z2、z3、z4、z5分別是各個(gè)端口面的優(yōu)化阻抗，更具分析，它們實(shí)部的大小關(guān)系為re{z4}＞r1＞re{z3}＞re{z2}。

28、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s4中，兩種工作模式的性能分析包括以下內(nèi)容：

29、基于脈沖工作模式功放的輸出功率水平要求較高，需要多個(gè)柵寬較大的hemt器件單元并聯(lián)才能滿足輸出功率要求，這就導(dǎo)致其最優(yōu)輸出阻抗z2很?。欢B續(xù)波工作模式功放的輸出功率水平較低，其最優(yōu)輸出阻抗z4遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于脈沖模式功放的最優(yōu)輸出阻抗；

30、同時(shí)，脈沖工作模式功放需要兩級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功率和增益要求，其輸入阻抗z3將遠(yuǎn)大于其末級(jí)的輸出阻抗z2，但仍然遠(yuǎn)小于連續(xù)模式功放的輸出阻抗z4；

31、采用可重構(gòu)寬帶切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分別在60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)和1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)的兩個(gè)頻帶內(nèi)，將標(biāo)準(zhǔn)50ω負(fù)載匹配至一個(gè)介于re{z3}和re{z4}之間的實(shí)阻抗r1。

32、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s5中，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到脈沖工作模式時(shí)，通過(guò)控制可重構(gòu)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，將標(biāo)準(zhǔn)50ω負(fù)載匹配至實(shí)阻抗r1，再通過(guò)高效率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將阻抗r1在60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)頻帶內(nèi)匹配至最優(yōu)輸出阻抗z2，實(shí)現(xiàn)高效率功率輸出；

33、同時(shí)，采用寬帶級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將脈沖模式功放的輸入阻抗z3匹配至z4，在60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率性能。

34、進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟s5中，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到連續(xù)波工作模式時(shí)，可重構(gòu)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)將標(biāo)準(zhǔn)50ω匹配至實(shí)阻r1，再通過(guò)一個(gè)寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)將阻抗r1在1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)頻帶內(nèi)匹配至連續(xù)波模式功放所需的輸出阻抗z4；

35、同時(shí)補(bǔ)償兩級(jí)開(kāi)關(guān)引起的阻抗失配，用于實(shí)現(xiàn)功放在連續(xù)波工作模式下的性能指標(biāo)。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，具備以下有益效果：

37、該寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)采用可重構(gòu)切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)和高效率阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，能夠在不同頻帶和工作模式下實(shí)現(xiàn)高效率的功率輸出和性能；通過(guò)開(kāi)關(guān)切換和匹配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同工作模式下的阻抗匹配和性能指標(biāo)的補(bǔ)償。這種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠靈活適應(yīng)不同頻帶和工作模式的要求，提高功放的整體性能和效率。

技術(shù)特征：

1.一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s1中，設(shè)計(jì)1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)和60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)的切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選用6階切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)相對(duì)帶寬和阻抗變換比來(lái)確定所設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)損耗。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s1中，設(shè)計(jì)1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)和60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)的切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，包括以下具體流程：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s2中，性能分析包括以下內(nèi)容：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s3中，兩種工作模式下的共用鏈路為線性模式功放以及可重構(gòu)的寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，兩種工作模式功放共用可重構(gòu)阻抗變換網(wǎng)絡(luò)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s4中，兩種工作模式的性能分析包括以下內(nèi)容：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s5中，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到脈沖工作模式時(shí)，通過(guò)控制可重構(gòu)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，將標(biāo)準(zhǔn)50ω負(fù)載匹配至實(shí)阻抗r1，再通過(guò)高效率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將阻抗r1在60％相對(duì)帶寬(7-13ghz)頻帶內(nèi)匹配至最優(yōu)輸出阻抗z2，實(shí)現(xiàn)高效率功率輸出；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟s5中，當(dāng)開(kāi)關(guān)切換到連續(xù)波工作模式時(shí)，可重構(gòu)寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)將標(biāo)準(zhǔn)50ω匹配至實(shí)阻r1，再通過(guò)一個(gè)寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)將阻抗r1在1.5個(gè)倍頻程(6-18ghz)頻帶內(nèi)匹配至連續(xù)波模式功放所需的輸出阻抗z4；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，涉及信息工程技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：構(gòu)建可重構(gòu)的寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)；進(jìn)行可重構(gòu)的寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的性能分析；進(jìn)行高效阻抗匹配的電路設(shè)計(jì)；進(jìn)行兩種工作模式的性能分析；基于開(kāi)關(guān)切換兩種工作模式。該寬頻高效功放阻抗匹配的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)采用可重構(gòu)切比雪夫阻抗變換網(wǎng)絡(luò)和高效率阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，能夠在不同頻帶和工作模式下實(shí)現(xiàn)高效率的功率輸出和性能；通過(guò)開(kāi)關(guān)切換和匹配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同工作模式下的阻抗匹配和性能指標(biāo)的補(bǔ)償。這種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠靈活適應(yīng)不同頻帶和工作模式的要求，提高功放的整體性能和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉敬,李向陽(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9